RU2199758C1 - Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal - Google Patents
Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199758C1 RU2199758C1 RU2001119735A RU2001119735A RU2199758C1 RU 2199758 C1 RU2199758 C1 RU 2199758C1 RU 2001119735 A RU2001119735 A RU 2001119735A RU 2001119735 A RU2001119735 A RU 2001119735A RU 2199758 C1 RU2199758 C1 RU 2199758C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input
- output
- additional
- integrating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для преобразования непрерывного сигнала в частоту в устройствах с высокими требованиями к точности преобразования. The present invention relates to the field of electronic technology and can be used to convert a continuous signal to frequency in devices with high requirements for conversion accuracy.
Известен способ частотно-импульсного преобразования непрерывного сигнала, реализованный в [1], основанный на формировании дополнительного сигнала путем интегрирования входного сигнала, компенсации дополнительного сигнала путем интегрирования калиброванного по уровню эталонного сигнала в течение времени от момента достижения дополнительным сигналом заданного значения до момента достижения им нуля. A known method of frequency-pulse conversion of a continuous signal, implemented in [1], is based on the formation of an additional signal by integrating the input signal, compensating for the additional signal by integrating a reference signal calibrated by the level over a period of time from the moment the additional signal reaches a predetermined value until it reaches zero .
Недостаток этого способа состоит в низкой точности преобразования и в нелинейной зависимости выходной частоты от входного сигнала. The disadvantage of this method is the low accuracy of the conversion and the nonlinear dependence of the output frequency on the input signal.
Известен преобразователь напряжения в частоту, описание которого приведено в [1], содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор, одновибратор, охваченные отрицательной обратной связью на вход интегратора. A known voltage-to-frequency converter, the description of which is given in [1], contains a series-connected integrator, comparator, one-shot, covered by negative feedback to the input of the integrator.
Недостаток известного устройства состоит в низкой точности преобразования и в нелинейной зависимости выходной частоты от входного сигнала. A disadvantage of the known device is the low accuracy of the conversion and the nonlinear dependence of the output frequency on the input signal.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу частотно-импульсного преобразования непрерывного сигнала является способ, реализованный в [2], включающий формирование дополнительного сигнала путем интегрирования входного сигнала, компенсацию дополнительного сигнала путем интегрирования калиброванного по уровню и длительности эталонного сигнала при достижении дополнительным сигналом первого заданного значения. The closest technical solution to the proposed method of pulse-frequency conversion of a continuous signal is the method implemented in [2], which includes generating an additional signal by integrating the input signal, compensating for the additional signal by integrating a reference signal calibrated in level and duration when the additional signal reaches the first preset value .
Недостаток этого способа состоит в том, что при большом диапазоне изменения входного сигнала не обеспечивается заданная высокая точность. The disadvantage of this method is that with a wide range of changes in the input signal, the specified high accuracy is not ensured.
Известен интегральный преобразователь-прототип, описание которого приведено в [2], содержащий интегратор, первый и второй релейные элементы с гистерезисом, первый и второй управляемые стабилизаторы тока, включенные в цепи отрицательной обратной связи соответственно на первый и второй входы интегратора, третий вход которого соединен со входом интегрального преобразователя, а выход интегратора соединен со входом первого и второго релейных элементов с гистерезисом. A known prototype integrated converter, the description of which is given in [2], contains an integrator, first and second relay elements with hysteresis, first and second controlled current stabilizers, included in the negative feedback circuit respectively to the first and second inputs of the integrator, the third input of which is connected with the input of the integral converter, and the output of the integrator is connected to the input of the first and second relay elements with hysteresis.
Недостаток известного устройства состоит в том, что при большом диапазоне изменения входного сигнала оно не обеспечивает заданной высокой точности. A disadvantage of the known device is that with a wide range of changes in the input signal, it does not provide a given high accuracy.
Задача изобретения - повышение точности за счет формирования эталонного импульсного сигнала разной длительности, зависящей от величины входного сигнала. The objective of the invention is to increase accuracy by forming a reference pulse signal of different durations, depending on the magnitude of the input signal.
Эта задача достигается тем, что способ частотно-импульсного преобразования непрерывного сигнала, включающий формирование дополнительного сигнала путем интегрирования входного сигнала, компенсацию дополнительного сигнала путем интегрирования калиброванного по уровню и длительности эталонного сигнала при достижении дополнительным сигналом первого заданного значения, отличается тем, что компенсацию дополнительного сигнала осуществляют эталонным сигналом, кратным по времени фиксированному интервалу Т0, непрерывно от момента достижения дополнительным сигналом первого заданного значения до момента достижения им второго заданного значения того же знака, а выходной сигнал формируют в виде отношения числа интервалов Т0 эталонного сигнала за промежуток времени между двумя соседними достижениями первого заданного значения к этому промежутку времени.This task is achieved in that the method of frequency-pulse conversion of a continuous signal, including generating an additional signal by integrating the input signal, compensating for the additional signal by integrating the reference signal calibrated in level and duration when the additional signal reaches the first preset value, is characterized in that the compensation of the additional signal carry out a reference signal, multiple in time to a fixed interval T 0 , continuously from the moment of reaching the additional signal of the first setpoint value until it reaches the second setpoint value of the same sign, and the output signal is generated as the ratio of the number of intervals T 0 of the reference signal for the time interval between two adjacent achievements of the first setpoint value to this time period.
Интегральный преобразователь, содержащий интегратор, первый и второй релейные элементы с гистерезисом, первый и второй управляемые стабилизаторы тока, включенные в цепи отрицательной обратной связи соответственно на первый и второй входы интегратора, третий вход которого соединен со входом интегрального преобразователя, а выход интегратора соединен со входом первого и второго релейных элементов с гистерезисом, отличается тем, что в него дополнительно введены первый и второй элементы И, генератор, первый и второй D-триггеры, D-входы которых соединены соответственно с выходом первого и второго релейных элементов с гистерезисом, С-входы соединены между собой, выходом генератора и первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с выходной шиной положительного и отрицательного сигнала, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом первого D-триггера и входом первого управляемого стабилизатора тока, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго D-триггера и входом второго управляемого стабилизатора тока. An integrated converter containing an integrator, first and second relay elements with hysteresis, first and second controlled current stabilizers, included in the negative feedback circuit respectively to the first and second inputs of the integrator, the third input of which is connected to the input of the integral converter, and the output of the integrator is connected to the input the first and second relay elements with hysteresis, characterized in that it additionally introduced the first and second elements And, the generator, the first and second D-triggers, D-inputs of which ryh are connected respectively to the output of the first and second relay elements with hysteresis, C-inputs are interconnected, the output of the generator and the first inputs of the first and second elements And, the outputs of which are connected respectively to the output bus of the positive and negative signal, while the second input of the first element And connected to the output of the first D-trigger and the input of the first controlled current stabilizer, the second input of the second element And connected to the output of the second D-trigger and the input of the second controlled current stabilizer.
На чертеже приведена блок-схема интегрального преобразователя, реализующего предлагаемый способ. На этой схеме: 1 - вход интегрального преобразователя, 2 - интегратор, 3 - первый релейный элемент с гистерезисом, 4 - второй релейный элемент с гистерезисом, 5 - первый управляемый стабилизатор тока, 6 - второй управляемый стабилизатор тока, 7 - первый D-триггер, 8 - второй D-триггер, 9 - первый элемент И, 10 - второй элемент И, 11 - генератор, 12 - выходная шина положительного сигнала, 13 - выходная шина отрицательного сигнала. The drawing shows a block diagram of an integrated Converter that implements the proposed method. In this diagram: 1 - the input of the integrated converter, 2 - the integrator, 3 - the first relay element with hysteresis, 4 - the second relay element with hysteresis, 5 - the first controlled current regulator, 6 - the second controlled current stabilizer, 7 - the first D-trigger , 8 - the second D-trigger, 9 - the first element And, 10 - the second element And, 11 - the generator, 12 - the output bus of the positive signal, 13 - the output bus of the negative signal.
В интегральном преобразователе первый и второй входы интегратора 2 соединены соответственно с выходом первого 5 и второго 6 управляемых стабилизаторов тока, вход интегрального преобразователя 1 соединен с третьим входом интегратора 2, выход которого соединен с входами первого 3 и второго 4 релейных элементов с гистерезисом, выходы которых соединены соответственно с D-входами первого 7 и второго 8 D-триггеров, С входы которых объединены между собой, выходом генератора 11 и первыми входами первого 9 и второго 10 элементов И, второй вход первого элемента И 9 соединен с выходом первого D-триггера 7 и входом первого управляемого стабилизатора тока 5, второй вход второго элемента И 10 соединен с выходом второго D-триггера 8 и входом первого управляемого стабилизатора тока 5, выход первого элемента И 9 подключен к выходной шине положительного сигнала 12, выход второго элемента И 10 подключен к выходной шине отрицательного сигнала 13. In the integrated converter, the first and second inputs of integrator 2 are connected respectively to the output of the first 5 and second 6 controlled current stabilizers, the input of integrated converter 1 is connected to the third input of integrator 2, the output of which is connected to the inputs of the first 3 and second 4 relay elements with hysteresis, the outputs of which connected respectively with the D-inputs of the first 7 and second 8 D-flip-flops, the inputs of which are interconnected, the output of the generator 11 and the first inputs of the first 9 and second 10 AND elements, the second input of the first electronic ment 9 is connected to the output of the first D-flip-flop 7 and the input of the first controlled current stabilizer 5, the second input of the second element 10 is connected to the output of the second D-flip-flop 8 and the input of the first controlled current stabilizer 5, the output of the first element And 9 is connected to the output bus a positive signal 12, the output of the second element And 10 is connected to the output bus of the negative signal 13.
Интегральный преобразователь работает следующим образом. Пусть непрерывный сигнал (входной ток) Iвх увеличивается от нуля. В этом случае выходной сигнал U интегратора 2 (дополнительный сигнал) начнет увеличиваться, при U = h2 срабатывает релейный элемент с гистерезисом 3 и его выходной сигнал Uр1=1 поступает на D-вход первого D-триггера 7. Импульсом с генератора 11 первый D-триггер 7 переводится по входу С в единичное состояние, его выходной сигнал Uт1=1 включает первый управляемый стабилизатор тока 5, который подключает ток обратной связи Iо.с (эталонный сигнал) к первому входу интегратора 2. Ток Iо.с компенсирует дополнительный сигнал U и выбирается из условия Iо.с>Iвх.макс, где Iвх.макс - максимально возможное значение входного тока. Так как Iо.с>Iвх, то выходной сигнал U интегратора 2 начнет уменьшаться до значения U= h1. В течение всего этого времени первый D-триггер 7 находится в единичном состоянии и его выходной сигнал, поступая на второй вход первого элемента И 9, открывает его для прохождения импульсов генератора 12 с выхода первого элемента И 9, выходные импульсы f+ которого поступают на выходную шину положительного сигнала 12. При U=h1 выключается первый релейный элемент с гистерезисом 3 и его выходной сигнал Uр1=0 переводит первый D-триггер 7 в нулевое состояние по входу С импульсом с генератора 11, после чего первый стабилизатор тока 5 выключается. Пусть Т1 - время нахождения первого D-триггера 7 в единичном состоянии, в течение которого включен первый стабилизатор тока 5. Тогда Т1=n1T0, где Т0 - период следования импульсов с генератора 11, n1 - число импульсов с генератора 11 за время Т1.The integrated Converter operates as follows. Let the continuous signal (input current) I in increases from zero. In this case, the output signal U of the integrator 2 (additional signal) starts to increase, at U = h 2 the relay element with hysteresis 3 is triggered and its output signal U p1 = 1 is fed to the D-input of the first D-trigger 7. The pulse from the generator 11 is the first D-flip-flop 7 is converted to a single state at input C, its output signal U t1 = 1 includes the first controllable current stabilizer 5, which connects the feedback current I о.s. (reference signal) to the first input of the integrator 2. Current I о.s. compensates for the additional signal U and is selected from the condition I o.s > I I.m ax , where I inmax is the maximum possible value of the input current. Since I o.s. > I in , the output signal U of the integrator 2 will begin to decrease to the value U = h 1 . During all this time, the first D-flip-flop 7 is in a single state and its output signal, arriving at the second input of the first element And 9, opens it to pass the pulses of the generator 12 from the output of the first element And 9, the output pulses f + of which go to the output positive signal bus 12. At U = h 1, the first relay element with hysteresis 3 is turned off and its output signal U p1 = 0 puts the first D-flip-flop 7 into zero state at the input C with a pulse from generator 11, after which the first current stabilizer 5 turns off. Let T 1 be the time spent by the first D-flip-flop 7 in a single state during which the first current stabilizer 5 is turned on. Then T 1 = n 1 T 0 , where T 0 is the pulse repetition period from generator 11, n 1 is the number of pulses with generator 11 during the time T 1 .
После выключения первого стабилизатора тока 5 выходной сигнал U интегратора 2 начнет увеличиваться и при U=h2 срабатывает первый релейный элемент с гистерезисом 3 и процесс формирования сигналов f+ будет продолжен аналогично уже описанному. Пусть Т2 - время, в течение которого сигнал U изменяется от h1 до h2. Тогда справедливо следующее соотношение
Полагая, что за время (Т1+Т2) входной сигнал остается неизменным, из (1) имеем
Iвх=Iо.сn1Т0/(Т1+Т2). (2)
Равенство (2) можно представить в виде
Iвх=Iо.сТ0f+, (3)
где f+=n1/(T1+Т2) (4)
- частота, соответствующая входному сигналу Iвх (выходной сигнал интегрального преобразователя).After turning off the first current stabilizer 5, the output signal U of the integrator 2 will begin to increase, and when U = h 2, the first relay element with hysteresis 3 is triggered and the process of generating signals f + will continue as described above. Let T 2 be the time during which the signal U varies from h 1 to h 2 . Then the following relation holds:
Assuming that during the time (T 1 + T 2 ) the input signal remains unchanged, from (1) we have
I in = I o.s. n 1 T 0 / (T 1 + T 2 ). (2)
Equality (2) can be represented as
I in = I o.s. T 0 f + , (3)
where f + = n 1 / (T 1 + T 2 ) (4)
- the frequency corresponding to the input signal Rin I (integral transducer output signal).
При изменении знака Iвх (Iвх<0) выходной сигнал U интегратора 2 будет уменьшаться и при U=-h2 срабатывает второй релейный элемент с гистерезисом 4 и его выходной сигнал Uр2=1 переводит второй D-триггер 8 в единичное состояние по С-входу импульсом с генератора 11. При этом включается второй управляемый стабилизатор тока 6 и процесс повторяется аналогично уже описанному, формируя на выходе второго элемента И 10 выходные импульсы f_ на выходной шине отрицательного сигнала 13.When the sign of I in (I input <0) changes, the output signal U of integrator 2 will decrease and at U = -h 2 the second relay element with hysteresis 4 is activated and its output signal U p2 = 1 transfers the second D-trigger 8 to a single state with C-input pulse from the generator 11. In this case, the second controlled current stabilizer 6 is turned on and the process is repeated similarly to that already described, forming the output pulses f_ on the output bus of the negative signal 13 at the output of the second element And 10.
Эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении точности. Оценим точность предлагаемого изобретения. Как следует из (2), точность преобразования зависит от точности задания двух параметров: тока обратной связи Iо.с и интервалов T1 (от стабильности генератора 11). Однако в случае высокой частоты переключения тока обратной связи Iо.с существенным моментом, влияющим на точность преобразования, является быстродействие элементов, участвующих в формировании тока Iо.с в течение интервалов T1. В устройстве-прототипе эти интервалы всегда равны Т0. Пусть, например, входной ток изменяется в пределах от Iмин = 10 нА до Iмакс = 10 мА и значению Iмин соответствует частота 0,1 Гц, а значению Iмакс соответствует частота 100 кГц. В этом случае в устройстве-прототипе интервал Т0≤10 мкс. Если, например, по каким либо причинам (например, от температуры) произойдет изменение фронта в формировании фиксированного интервала Т0 на ΔТ=10 нc, то относительная погрешность δ1 преобразования будет равна ΔТ/Т0=0,001 на всем интервале преобразования, что соответствует 0,1%. В предлагаемом изобретении относительная погрешность преобразования δ2 оценивается в виде
δ2 = ΔT/T1 (5)
Выберем в предлагаемом изобретении h2=6 Iо.с T0, h1=Iо.с T0. При входном токе Iвх= 6 мА и Iо.с=12 мА T1=10 Т0. Погрешность преобразования δ2 предлагаемого изобретения будет равна согласно (4) 0,0001, что соответствует 0,01%. Таким образом, точность предлагаемого изобретения значительно выше точности известного решения. С увеличением входного сигнала относительная погрешность δ2 уменьшается, что непосредственно следует из (4) и имеет существенное положительное значение.The effect of using the present invention is to increase accuracy. Assess the accuracy of the invention. As follows from (2), the conversion accuracy depends on the accuracy of setting two parameters: feedback current I о.s and intervals T 1 (on the stability of the generator 11). However, in the case of a high switching frequency of the feedback current I o.s with a significant point affecting the accuracy of the conversion, the speed of the elements involved in the formation of the current I o.s. during the intervals T 1 is . In the prototype device, these intervals are always equal to T 0 . Suppose, for example, the input current varies from I min = 10 nA to I max = 10 mA and a value of 0.1 min corresponds to a frequency of 0.1 Hz and a value of I max corresponds to a frequency of 100 kHz. In this case, in the prototype device, the interval T 0 ≤10 μs. If, for example, for some reason (e.g., temperature), the front changes in the formation of the fixed interval T 0 by ΔТ = 10 ns, then the relative error δ 1 of the conversion will be ΔТ / Т 0 = 0.001 over the entire conversion interval, which corresponds to 0.1% In the present invention, the relative conversion error δ 2 is estimated as
δ 2 = ΔT / T 1 (5)
We choose in the present invention h 2 = 6 I o.s. T 0 , h 1 = I o.s. T 0 . With the input current I in = 6 mA and I o.s. = 12 mA T 1 = 10 T 0 . The conversion error δ 2 of the present invention will be equal to (4) 0.0001, which corresponds to 0.01%. Thus, the accuracy of the invention is significantly higher than the accuracy of the known solutions. With an increase in the input signal, the relative error δ 2 decreases, which directly follows from (4) and has a significant positive value.
Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных автором решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства могут быть использованы логические элементы И, триггеры любых серий, например серии 564, стандартные интеграторы, стабилизаторы тока, кварцевые генераторы. The proposed set of features in the solutions considered by the author was not found to solve the problem and does not follow explicitly from the prior art, which allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step". As elements for the implementation of the device, logical elements And, triggers of any series, for example 564 series, standard integrators, current stabilizers, crystal oscillators can be used.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 921080, кл. Н 03 К 13/20, от 24.07.81. Преобразователь напряжения в частоту.Sources of information
1. USSR copyright certificate 921080, cl. H 03 K 13/20, dated July 24, 81. Voltage to frequency converter.
2. Патент Российской Федерации 2138826, кл. G 01 R 19/252, от 29.09.99. Интегральный преобразователь. 2. Patent of the Russian Federation 2138826, cl. G 01 R 19/252, dated 09.29.99. Integrated transducer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119735A RU2199758C1 (en) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001119735A RU2199758C1 (en) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2199758C1 true RU2199758C1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20251759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001119735A RU2199758C1 (en) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199758C1 (en) |
-
2001
- 2001-07-16 RU RU2001119735A patent/RU2199758C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2199758C1 (en) | Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal | |
| RU2194999C1 (en) | Integrated converter | |
| RU2199757C1 (en) | Method and integral transformer for carrying out frequency- impulse transformation of continuous signal | |
| US7646618B2 (en) | Method and system for controlling pulse width in a night vision system power system | |
| RU2325664C2 (en) | Integrated pulse-frequency converter | |
| RU2811073C1 (en) | Method for controlling bidirectional isolated power converter while maintaining magnetic balance | |
| SU801263A1 (en) | Controllable harmonic oscillation generator | |
| SU964492A2 (en) | Device for monitoring torque on electric motor shaft | |
| CN117134745A (en) | Clock generator and electronic device including the same | |
| JPS5937901Y2 (en) | Functional voltage generation circuit | |
| SU1509946A1 (en) | Device for nonlinear correction of discrete signals | |
| RU2221327C2 (en) | Functional generator | |
| SU974355A1 (en) | Oscillation source | |
| SU731573A1 (en) | Pulse-width modulator | |
| SU942259A1 (en) | Voltage-to-frequency converter | |
| SU677093A1 (en) | Signal delay time- to-dc voltage converter | |
| SU1367004A1 (en) | D.c.voltage stabilized source | |
| SU1116421A1 (en) | Stabilizing voltage converter | |
| RU2630962C1 (en) | Control method for voltage converter | |
| SU1554119A1 (en) | Sawtooth voltage generator | |
| SU741188A1 (en) | Method and device for setting phase shift between two harmonic signals of equal frequency | |
| RU2138903C1 (en) | Direct current electric drive | |
| SU1431034A1 (en) | Frequency synthesizer | |
| SU575768A2 (en) | Device for shaping pulses | |
| SU1571622A1 (en) | Pulse-wide multiplying device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180717 |